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葛属(Pueraria)植物属于豆科(Fabaceae)蝶形花亚科(Papilionoideae),为粗壮型缠绕藤本或草本植物。葛属植物在我国据统计共11种和2变种,葛、粉葛、葛麻姆属于葛属植物中葛的3个变种。葛属植物作为药食同源植物使用已有几千年的历史,其中以葛、粉葛的关注度最高,但其早期分类模糊,鉴别混乱,亲缘关系复杂,传统鉴别方法具有较多局限性,种质资源利用率差,市场上药材食材质量参差不齐,原材料使用混乱,食品药品安全性无法保证。因此,本研究为确定葛3个变种的亲缘关系及遗传多样性,提高葛种质资源利用率,保证其食品药品使用安全性等提供有利的科学依据。目的:葛3个变种亲缘关系与遗传多样性不明确,使用混乱,传统鉴别方法具有较多局限性,导致其鉴别困难,食品药品安全性无法保证。本研究通过文献考证使用DNA条形码鉴定技术和ISSR分子标记技术,对全国多省采集葛3个变种的实验样品进行准确鉴定,分析其亲缘关系及遗传多样性,为后续葛资源的利用提供一定的参考依据。方法:1.本研究通过查阅相关文献,对葛属植物的来源、分类、资源分布、化学活性成分研究、综合开发利用等方面进行归纳与整理。并参考国内外分子鉴定技术研究文献,梳理并挑选出合适的分子鉴定技术方法用于后续研究。2.本研究通过对全国12个省(直辖市、自治区)进行样品嫩叶采集得到63份样品并对其提取DNA;利用DNA条形码鉴定技术以ITS2(1)、ITS2(2)、mat K、psb A-trn H序列作为引物对其DNA进行PCR扩增及测序;利用Codon Code Aligner 9.0.1软件对测序序列和测序峰图进行剪切与拼接;利用MEGA 10.0软件进行对样品DNA序列的比对和分析;采用K2P距离模型进行计算遗传距离;采用Nj-法构建遗传进化树。3.本研究通过对全国12个省(直辖市、自治区)进行样品嫩叶采集得到203份样品并对其提取DNA;从哥伦比亚大学公布的100条ISSR引物序列中筛选出可扩增出条带多且清晰、多态性好的扩增产物的引物序列,并对其扩增条件及扩增程序进行优化;对样品PCR扩增产物电泳图进行整理,统计各个样品的条带数,构建“0,1”矩阵;使用Popgene 1.32软件分析遗传多样性和ntsys 2.1软件构建聚类分析图。结果:1.从文献整理中发现我国的葛资源丰富,据统计共10种和2变种,且作为药食同源植物具有很大的开发价值,但分类与鉴别混乱;化学活性成分丰富,综合开发利用多样;从分子鉴定技术中挑选出DNA条形码技术与ISSR分子标记技术对采集到的样品进行遗传多样性分析。2.对ITS2(1)、ITS2(2)、mat K、psb A-trn H 4组DNA条形码序列进行分析,其四组测序成功率88.9%、92.1%、96.8%、95.2%;利用MEGA 10.0软件进行对样品DNA序列的比对和分析,ITS2(1)、ITS2(2)序列变异位点较多,种间和种内遗传距离较为明显,遗传多样性表现较全面;psb A-trn H、mat K序列保守区域较大,GC含量在28%左右,变异位点较少,但psb A-trn H序列的遗传距离较大,优于mat K序列;构建4组序列的遗传进化树后,ITS2(1)、ITS2(2)、psb A-trn H能够清晰地分辨葛3个变种及苦葛,遗传多样性显著,mat K能大致区分3个变种,但种内的区分并不细致,遗传多样性并不显著;因此,ITS2(1)、ITS2(2)可适用于葛3个变种鉴定,psb A-trn H序列次之,mat K效果一般;4组条形码序列分析结果:葛3个变种中,葛麻姆的亲缘关系最远,种内遗传距离小,种间遗传距离大,葛与粉葛的种内与种间遗传距离都较大,有显著的遗传分化,且种间与种内存在一定的基因交流。3.通过哥伦比亚大学公布的100条ISSR引物序列筛选出了11条多态性好且位点多的引物用于203份样品的PCR扩增;使用Popgene 1.32软件分析遗传多样性,得出观测等位基因数(Na)均值为1.3565,有效等位基因数(Ne)均值为1.2442,Shannon’s多样性指数(I)均值为0.2029,平均杂合度(H)均值为0.1384;由Nei’s指数得出,总基因多样性(Ht)为0.3251,种内基因多样性(Hs)为0.1384,基因分化系数(Gst)为0.5741,基因流(Nm)为0.3710,Gst>0.25,表明群体间的遗传分化系数极大,Nm<1,说明种内有一定的基因流动,但种间的基因交流程度较弱;UPGMA聚类分析结果显示,葛3个变种中,葛麻姆的亲缘关系最远,遗传分化较小,葛与粉葛的亲缘关系相近,但其南北差异较大,种内的聚类结果与来源地有一定关系,一些新品种可以分别聚为各分支。结论:葛属植物作为沿用千年的药食同源植物,但因其分类模糊,鉴别混乱,亲缘关系复杂,食品药品安全性无法保证。本研究通过查阅国内外文献与植物志梳理了葛属植物的资源品种、化学成分、分子鉴定技术应用情况。使用DNA条形码鉴定技术与ISSR分子标记技术成功鉴定出葛3个变种,克服了传统鉴别方法的局限性,并得出ITS2(1)、ITS2(2)、psb A-trn H可作为葛3个变种用于鉴定的理想DNA条形码序列;11条ISSR引物可用于鉴定葛3个变种。为提高葛种质资源利用率,保证其食品药品使用安全性提供有利的科学依据,为后续研究提供一定的实验基础。